BR112015018613B1 - Distribuidor de fluxo para líquido descendente em uma coluna de processo verticalmente alongada - Google Patents
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Abstract
dispositivo de distribuição de líquido que utiliza canais de distribuição com recheio e uma coluna de transferência de massa e processo que envolve o mesmo. trata-se de um distribuidor de fluxo para um líquido descendente em uma coluna de transferência de massa verticalmente alongada, uma coluna de transferência de massa que emprega o mesmo e um método de tratamento de uma corrente de fluido na coluna de transferência de massa. o distribuidor de fluxo inclui um membro de distribuição central para passar líquido em uma pluralidade de membros de braço lateral estendendo-se para fora que, por sua vez, alimentam o líquido em uma pluralidade de canais de distribuição situados abaixo dos membros de lado alongado. os canais de distribuição, que podem ser orientados substancialmente perpendicular ou substancialmente paralelo aos membros de lado alongado, incluem um leito de material de recheio disposto nos mesmos. o uso de tais distribuidores em colunas de vapor-líquido ou líquido-líquido resulta em distribuição mais uniforme horizontal do líquido através do diâmetro da coluna.
Description
[001] A presente invenção refere-se, em geral, a colunas de transferência de massa e calor e, mais particularmente, os distribuidores de fluxo de líquido usados em tais colunas e métodos de distribuição de líquido com o uso de tais distribuidores de fluxo.
[002] As colunas de transferência de massa são configuradas para colocar em contato duas correntes de fluido de características diferentes a fim de efetuar troca de massa e/ou calor entre as diferentes fases. O termo "coluna de transferência de massa" conforme usado no presente documento não se destina a estar limitado a colunas em que a transferência de massa é o objetivo principal do processamento das correntes de fluido na coluna, mas também se destina a abranger colunas em que a transferência de calor, em vez da transferência de massa, é o objetivo principal do processamento. Algumas colunas de transferência de massa, como aquelas utilizadas em aplicações de destilação e absorção de múltiplos componentes, colocam uma corrente de gás ou vapor em contato com uma corrente de líquido, enquanto outras, como as colunas de extração, podem ser projetadas para facilitar o contato entre duas fases de líquido de diferentes densidades. Com frequência, as colunas de transferência de massa são configuradas para colocar em contato uma corrente de vapor ou líquido ascendente com uma corrente de líquido descendente, usualmente ao longo de múltiplas superfícies de transferência de massa dispostas na coluna. Comumente, essas superfícies de transferência são definidas em uma ou mais regiões ou leitos de material de recheio aleatório ou estruturado configurados para facilitar o contato máximo entre as duas fases de fluido. Como resultado, a taxa e/ou grau de massa e o calor transferido entre as duas é melhorada.
[003] A fim de assegurar contato máximo entre as duas fases de fluido em uma coluna de transferência de massa, a fase de líquido descendente precisa ser uniformemente distribuída conforme entra em um leito de recheio de uma região de sobreposição da coluna. A distribuição desigual reduz o contato entre as duas fases e rompe a razão entre líquido e vapor ou líquido e líquido ao longo do corte transversal da coluna, que deveria ser mantida substancialmente constante durante a operação apropriada da coluna. Os vários tipos de distribuidores de líquido foram projetados com o objetivo de dispersar uniformemente o líquido através da superfície superior de um leito de recheio, enquanto ainda fornece baixa queda de pressão, incrustação mínima e uma ampla janela de desempenho.
[004] A maioria dos distribuidores entrega líquido sobre a superfície do recheio em inúmeros locais separados, chamados de pontos de gotejamento. De fato, a densidade de ponto de gotejamento é uma medida do desempenho de distribuição de um distribuidor particular. Adicionalmente, o tamanho das gotículas formadas nos pontos de gotejamento também é importante. Se as gotículas forem muito grandes, os pontos de gotejamento também podem ser muito grandes e a distribuição horizontal do líquido através da superfície do recheio pode ser prejudicada. Se as gotículas forem muito pequenas, há o risco de o líquido ficar aprisionado no vapor ou gás ascendente e levado para fora da coluna, reduzindo assim a eficácia da transferência de calor e/ou massa na coluna.
[005] Dessa forma, há uma necessidade de um distribuidor de líquido que tem a capacidade de fornecer distribuição mais uniforme de líquido por unidade de superfície de leito com recheio ao longo de uma série de pontos de gotejamento de fluxo distanciados. O distribuidor ainda deveria exibir características operacionais desejáveis, como baixa queda de pressão, resistência à incrustação e desempenho em baixas capacidades operacionais, enquanto é robusto e flexível o suficiente para ser utilizado em uma ampla variedade de operações de transferência de calor e massa.
[006] Em um aspecto, a presente invenção se refere a um distribuidor de fluxo para líquido descendente em uma coluna de processo verticalmente alongada. O distribuidor compreende um membro de distribuição central que compreende pelo menos uma entrada para receber uma corrente de líquido e uma ou mais saídas de líquido para descarregar uma porção da corrente de líquido do membro de distribuição central. O distribuidor compreende uma pluralidade de membros de lado alongado configurados para receber pelo menos uma porção da corrente de líquido descarregadas das saídas de líquido do membro de distribuição central. Os membros de lado alongado são longitudinalmente distanciados entre si ao longo do comprimento do membro de distribuição central e compreendem uma ou mais aberturas para descarregar líquido do mesmo. O distribuidor compreende uma pluralidade de canais de distribuição posicionados próximo aos membros de lado alongado. Cada um dos canais de distribuição compreende um par de paredes laterais alongadas e um piso substancialmente aberto. As paredes laterais alongadas são lateralmente distanciadas entre si para definir um espaço de recebimento de líquido entre as mesmas e o espaço de recebimento de líquido é configurado para receber líquido descarregados das aberturas dos membros de lado alongado e para descarregar o líquido recebido do piso substancialmente aberto. Pelo menos uma porção do espaço de recebimento de líquido é carregada com um leito de material de recheio e o líquido descarregado do piso aberto dos canais de distribuição atravessou pelo menos uma porção do material de recheio.
[007] Em outro aspecto, a presente invenção se refere a uma coluna de transferência de massa que com uma carcaça de coluna externa que define um volume interno aberto, um leito de transferência de massa posicionado no volume interno aberto e que tem uma superfície superior e um distribuidor de líquido para receber e distribuir uma corrente de líquido sobre a superfície superior do leito de transferência de massa. O distribuidor de líquido compreende pelo menos um membro de distribuição central, uma pluralidade de membros de lado alongado e uma pluralidade de canais de distribuição. Os membros de lado alongado estão situados próximo ao membro de distribuição central e estendem-se em uma direção substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de alongamento do membro de distribuição central. Os canais de distribuição estão situados próximo aos membros de lado alongado. Cada um dos canais de distribuição compreende um par de paredes laterais alongadas lateralmente distanciadas. Pelo menos uma porção do espaço definido entre as paredes laterais alongadas é carregada com um material de recheio e o líquido que sai do material de recheio disposto no canal de distribuição descende sobre a superfície superior do leito de transferência de massa subjacente após sair dos canais de distribuição.
[008] Ainda outra modalidade da presente invenção se refere a um método para tratar uma corrente de fluido em uma coluna de transferência de massa. O método compreende as seguintes etapas: (a) introduzir uma corrente de líquido em um distribuidor de fluxo de líquido disposto no volume interno da coluna de transferência de massa, em que a introdução inclui passar o líquido por um primeiro membro de distribuição in a primeira direção; (b) dividir a dita corrente de líquido em duas ou mais porções de líquido; (c) introduzir cada uma das ditas porções de líquido em um canal de distribuição disposto em uma elevação vertical inferior ao dito membro de distribuição, em que a dita introdução inclui passar as ditas porções de líquido pelos ditos canais de distribuição em uma segunda direção; (d) passar cada uma das ditas porções de líquido introduzidas nos ditos canais de distribuição através de um leito de material de recheio disposto em cada canal de distribuição; (e) descarregar uma pluralidade de correntes de líquido da porção inferior dos canais de distribuição e sobre uma superfície superior de um leito de transferência de massa posicionado em uma elevação vertical inferior ao distribuidor de líquido; e (f) colocar pelo menos uma porção do líquido descarregado sobre a superfície superior do leito de recheio em contato com uma corrente de fluido ascendente para efetuar assim a transferência de calor e/ou massa entre o líquido e a corrente de fluido.
[009] A Figura 1 é uma vista em perspectiva lateral fragmentária de uma coluna de transferência de massa com porções da carcaça de coluna afastadas para ilustrar uma modalidade de um distribuidor de líquido configurado de acordo com a presente invenção disposto nisso;
[010] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado na Figura 1;
[011] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de fundo do distribuidor de líquido mostrado nas Figuras 1 e 2;
[012] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado nas Figuras 1 a 3, tomada na vertical ao longo da linha 4-4 da Figura 2 na direção das setas;
[013] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado nas Figuras 1 a 4, tomada no corte vertical ao longo da linha 5-5 na Figura 2 na direção das setas;
[014] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de topo de um distribuidor de líquido configurado de acordo com outra modalidade da presente invenção, com porções afastadas para ilustrar o material de recheio disposto nos canais de distribuição do distribuidor de líquido;
[015] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado na Figura 6, tomada no corte vertical ao longo da linha 7-7 na Figura 6 na direção das setas;
[016] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado nas Figuras 6 e 7, tomada no corte vertical ao longo da linha 8-8 da Figura 6 na direção das setas;
[017] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de topo de um distribuidor de líquido configurado de acordo com ainda outra modalidade da presente invenção;
[018] A Figura 10 é uma vista em perspectiva de topo do distribuidor de líquido mostrado na Figura 9, tomada no corte vertical ao longo da linha 10-10 na Figura 9 na direção das setas; e
[019] A Figura 11 é uma vista fragmentária ampliada de um dos canais de distribuição do distribuidor de líquido ilustrado nas Figuras 9 e 10, que mostra particularmente a configuração do distribuidor de braço lateral e do leito de material de recheio no canal de distribuição.
[020] No presente momento, retornando aos desenhos em mais detalhes e, inicialmente, à Figura 1, uma coluna de transferência de massa é designada geralmente pela referência numérica 10 e inclui uma carcaça cilíndrica vertical 12 que define uma região interna aberta 14 em que duas ou mais correntes de fluido fluem em relação contracorrente ou a favor da corrente. Pelo menos uma porção do contato entre as correntes de fluido na coluna 10 é executada em um ou mais leitos de transferência de massa 16, que são dispostos na região interna 14 em vários locais ao longo da altura de coluna 10. O leito de transferência de massa 16 pode incluir qualquer tipo de material de recheio, incluindo recheio estruturado, recheio aleatório e combinações dos mesmos. A coluna de transferência de massa 10 também inclui pelo menos um distribuidor de líquido 18, que é disposto acima do leito de transferência de massa 16 e é usado para facilitar uma distribuição mais uniforme horizontal de uma ou mais correntes de líquido descendentes na coluna 10.
[021] A coluna de transferência de massa 10 pode ser qualquer tipo adequado de coluna de processo configurada para colocar em contato duas correntes de fluido a fim de obter produtos de fracionamento e/ou para ocasionar, de outro modo, a transferência de massa e/ou a transferência de calor entre as diferentes fases. Por exemplo, a coluna de transferência de massa 10 pode ser uma dentre fracionamento atmosférico bruto, fracionamento de óleo de vácuo lubrificante, fracionamento de óleo de vácuo bruto, fracionamento de craqueamento de fluido ou térmico, fracionamento de coqueador ou viscorredutor, desasfaltagem, depuração de efluente gasoso de coqueador, depuração de efluente gasoso de reator, arrefecimento brusco de gás, desodorização de óleo comestível, depuração de controle de poluição e outros processos que ocorrem. A coluna de transferência de massa 10 pode ser uma coluna de vapor- líquido configurada para colocar em contato uma ou mais correntes de vapor ascendentes com uma corrente de líquido descendente, uma coluna de gás-líquido configurada para colocar em contato uma ou mais correntes de gás ascendentes com uma corrente de líquido descendente ou uma coluna de líquido-líquido configurada para facilitar o contato mútuo entre correntes de líquido ascendente e descendente de densidade variável. Embora geralmente apresentado na Figura 1 como compreendendo uma carcaça verticalmente alongada cilíndrica, outros formatos, incluindo polígono, podem ser usados para a coluna de transferência de massa 10. A coluna de transferência de massa 10 tem qualquer diâmetro e altura adequados e é construída a partir de um ou mais materiais rígidos que são desejavelmente inertes, ou são de outra forma compatíveis com, aos fluidos e condições presentes durante a operação de coluna de transferência de massa 10.
[022] Conforme mostrado na Figura 1, a coluna de transferência de massa 10 pode incluir entradas de fluido 20 e 22 para introduzir correntes de fluido na região interna 14 da coluna de transferência de massa 10. As correntes de fluido introduzidas nas entradas 20 e 22 de coluna de transferência de massa 10 podem compreender predominantemente correntes de líquido, predominantemente correntes de vapor ou correntes de vapor ou líquido combinadas. Tipicamente, a corrente introduzida na entrada de fluido 22 é uma corrente de líquido, enquanto a corrente de fluido que entra na coluna de transferência de massa 10 através da entrada de fluido 20 pode ser uma corrente de vapor, uma corrente de líquido ou uma corrente de vapor e líquido combinada. A coluna de transferência de massa 10 também pode incluir uma entrada de vapor 24 para introduzir uma corrente predominantemente de vapor na porção inferior da coluna de transferência de massa 10. Embora mostrado na Figura 1 como incluindo apenas duas entradas de fluido 20 e 22 e uma entrada de vapor única 24, deveria ser entendido que a coluna de transferência de massa 10 pode incluir qualquer número adequado de entradas de fluido ou vapor, posicionadas apropriadamente ao longo da altura da coluna de transferência de massa 10, conforme necessário ou desejado para uma aplicação particular.
[023] A coluna de transferência de massa 10 inclui adicionalmente uma saída de vapor suspensa 26 para descarregar um produto de vapor da porção superior da coluna de transferência de massa 10 e uma saída de vapor inferior 28, da qual uma corrente de produto de líquido pode ser retirada. Outros componentes de coluna convencionais, como linhas de corrente de refluxo, refervedores, condensadores, difusores de vapor e similares também podem estar presentes na coluna de transferência de massa 10, mas não são ilustrados no presente documento devido ao fato de tais itens são convencionais e acredita- se que não seja necessário para um entendimento da presente invenção.
[024] Voltando adicionalmente para as Figuras 2 a 5, será descrito agora um distribuidor de líquido 18 configurado de acordo com uma modalidade da presente invenção. O distribuidor de líquido 18 é um tubo ou distribuidor tipo escada que compreende pelo menos um membro de distribuição central 30 estendendo-se horizontalmente ao longo do diâmetro ou uma corda da coluna de transferência de massa 10 ou pelo menos uma porção do mesmo. O membro de distribuição central 30, em uma modalidade apresentada nas Figuras 2 a 5, pode compreender um membro de tubagem alongado que tem uma parede lateral substancialmente cilíndrica 31. Os membros de central distribuição 30 que têm outros formatos em corte transversal, incluindo polígono, também são contemplados. Adicionalmente, embora ilustrado nas Figuras 2 a 5 como incluindo apenas um membro de distribuição central 30, os distribuidores de líquido 18 que incluem dois ou mais membros de distribuição central 30 também estão dentro do escopo da presente invenção.
[025] O membro de distribuição central 30 inclui pelo menos uma entrada de líquido 37 para receber uma corrente de líquido no mesmo. Conforme o líquido atravessa o membro de distribuição central 30, o mesmo é dividido em uma pluralidade de porções de líquido menores, que são, então, descarregadas do membro de distribuição central 30 através de uma ou mais saídas de líquido 35. Conforme particularmente mostrado na Figura 4, as saídas de líquido 35 podem ter qualquer formato desejado, como circular, triangular ou mesmo verticalmente alongado, e são distanciadas entre si em uma distância predeterminada ao longo do comprimento do membro de distribuição central 30. O número exato e o tamanho das saídas 35 não são particularmente limitados e podem ser selecionados para acomodar a taxa de fluxo antecipada de líquido através do distribuidor de líquido 18.
[026] As correntes de líquido individuais descarregadas do membro de distribuição central 30 através das saídas 35 são alimentadas em uma pluralidade de membros de lado alongado 36, que são longitudinalmente distanciados ao longo do comprimento do membro de distribuição central 30 e estendem-se para fora em uma direção geralmente angular a partir do mesmo. Os membros de lado alongado 36 são tipicamente paralelos de modo substancial entre si e formam um ângulo em relação ao eixo geométrico central de alongamento 37 do membro de distribuição central 30 que está na faixa de cerca de 30° a cerca de 150°, cerca de 45° a cerca de 135° ou cerca de 60° a cerca de 120°. De preferência, mas não necessariamente, cada um dos membros de lado alongado 36 pode estender-se substancialmente de modo perpendicular ao eixo geométrico de alongamento 37 do membro de distribuição central 30, conforme mostrado nas Figuras 2 a 5. Conforme usado no presente documento, o termo "substancialmente" significa dentro de 5°, de modo que um elemento que é "substancialmente de modo perpendicular" esteja dentro de 5° de ser perpendicular. Qualquer número de membros de lado alongado 36 pode ser selecionado a fim de alcançar uma densidade de ponto de gotejamento desejada no leito de transferência de massa subjacente.
[027] O membro de distribuição central 30 pode ser configurado em uma relação de sobreposição com os membros de lado alongado 36, conforme mostrado nas Figuras 2 a 5 ou, na alternativa, o membro de distribuição central 30 e o membro de lado alongado 36 podem ser configurados em uma disposição coplana, em que o membro de distribuição central 30 e o membro de lado alongado 36 são posicionados substancialmente na mesma elevação vertical. Quando cada um dos membros de lado alongado 36 inclui porções superior e inferior separadas 36a e 36b, conforme mostrado nas Figuras 2 a 5, uma das porções 36a (ou 36b, modalidade não mostrada) pode ser configurada em uma relação coplana com o membro de distribuição central 30, enquanto a outra porção 36b (ou 36a, modalidade não mostrada) pode ser posicionada em uma elevação vertical inferior ao membro de distribuição central 30. Adicionalmente, ambas as porções 36a e 36b podem residir substancialmente na mesma elevação vertical que o membro de distribuição central 30.
[028] Conforme particularmente mostrado na Figura 5, cada um dos membros de lado alongado 36 inclui uma pluralidade de aberturas 38 para descarregar líquido do membro de lado alongado 36 e em um ou mais canais de distribuição 40, que estão situados próximo a, mas em uma elevação vertical inferior que, os membros de lado alongado 36. As aberturas 38 são dispostas ao longo do fundo do membro de lado alongado 36, mas, adicional ou alternativamente, uma ou mais aberturas 38 também poderiam estar situadas na porção inferior da parede lateral de pelo menos um dos membros de lado alongado 36. Na modalidade apresentada nas Figuras 2 a 5, os canais de distribuição 40 são dispostos em uma orientação paralela em relação aos membros de lado alongado 36, mas são orientados substancialmente de modo perpendicular ao membro de distribuição central 30. Adicionalmente, na modalidade apresentada nas Figuras 2 a 5, a razão entre os membros de lado alongado 36 e os canais de distribuição 40 é 1:1, de modo que cada membro de lado alongado 36 seja configurado para alimentar um único dos canais de distribuição 40.
[029] Cada canal de distribuição 40 compreende um par de paredes laterais alongadas 42a e 42b, lateralmente distanciadas entre si e que definem um espaço de recebimento de líquido 44 entre as mesmas. O espaço de recebimento de líquido 44 é configurado para receber pelo menos uma porção do líquido descarregada das aberturas 38 dos membros de lado alongado 36. Os canais de distribuição 40 também incluem um par de paredes laterais opostas 46a e 46b e uma região de piso substancialmente aberta 48 que se estende entre as paredes laterais 42a e 42b. Conforme mostrado particularmente na Figura 3, cada um dos canais de distribuição 40 pode incluir um ou mais elementos de sustentação laterais 47 distanciados ao longo do comprimento do canal 40, com o restante da região de piso 48 aberta e configurada para descarregar líquido que sai de cada um dos canais de distribuição 40. O número e o espaçamento dos elementos de sustentação laterais 47 dependem, em parte, do material de construção e do serviço para o qual o distribuidor de líquido 18 se destina, mas também podem ser ditados pelo tipo e tamanho do material de recheio disposto no espaço de recebimento de líquido 44 de canais de distribuição 40.
[030] De acordo com a presente invenção, pelo menos uma porção, ou cada um, dos canais de distribuição 40 compreende um leito 49 de material de recheio 50 disposto no espaço de recebimento de líquido 44. Conforme o líquido é introduzido no espaço de recebimento de líquido 44, o mesmo atravessa para baixo o recheio 50 antes de sair do canal de distribuição 40 através da região de piso 48. Todo o líquido alimentado nos canais de distribuição 40, ou pelo menos uma porção substancial dos mesmos, atravessa o leito 49 de material de recheio 50 antes de ser descarregado do distribuidor de líquido 18 e sobre a superfície superior de um leito de transferência de massa subjacente 16 (Figura 1). Funcionalmente, o leito 49 de material de recheio 50 melhora o espalhamento horizontal do líquido conforme o mesmo flui para baixo através de cada um dos canais de distribuição 40.
[031] O material de recheio 50 usado nos canais de distribuição 40 pode ser qualquer tipo adequado de recheio, incluindo recheio estruturado, recheio aleatório e combinações dos mesmos. Quando o material de recheio 50 inclui recheio estruturado, conforme geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 5, o leito 49 pode incluir duas ou mais (ou pelo menos três) lâminas de recheio de tela ou corrugado estendendo-se verticalmente. O ângulo de inclinação e o tamanho da dobradura do material de recheio estruturado 50 podem variar, dependendo da taxa de líquido e do grau desejado de espalhamento. O material de recheio pode ser texturizado ou não texturizado e pode, ou não, também ser perfurado. De preferência, pelo menos uma porção da borda inferior do material de recheio 50 no leito 49 é serrada para criar uma borda de gotejamento serrada e evitar o acúmulo de líquido na porção inferior do distribuidor de líquido 18. A orientação vertical das lâminas de material de recheio 50 no leito 49 cria "linhas" de líquido descarregado através da superfície do leito de transferência de massa subjacente. Essas regiões de gotejamento paralelas distanciadas através da superfície superior do leito de transferência de massa subjacente aumentam a distribuição uniforme do líquido do distribuidor 18.
[032] No presente momento, voltando às Figuras 6 a 8, é ilustrado um distribuidor de líquido 118 configurado de acordo com outra modalidade da presente invenção. Conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, o distribuidor de líquido 118 inclui um membro de distribuição central tipo canal 130 que inclui um par de paredes laterais alongadas lateralmente distanciadas 131a e 131b que se estendem em uma direção substancialmente horizontal. As paredes laterais 131a e 131b são conectadas no fundo por um piso 139 e nas extremidades por paredes de extremidade 137a e 137b. Opcionalmente, uma cobertura (não mostrado) pode cobrir substancialmente a totalidade, ou pelo menos uma porção, da região aberta ao longo do topo do membro de distribuição central 130, dependendo da aplicação específica em que o distribuidor de líquido 118 será usado. Embora mostrado como incluindo apenas um membro de distribuição único 130, as modalidades que têm dois ou mais membros de distribuição central 130 são contempladas por e estão dentro do escopo da presente invenção.
[033] O membro de distribuição central 130 inclui uma entrada de líquido (não mostrado) para receber uma corrente de líquido e uma pluralidade de saídas de líquido 135a e 135b definidas nas paredes laterais 131a e 131b do membro de distribuição central 130 para descarregar líquido do mesmo. Na alternativa, uma ou mais das saídas 135a e 135b poderiam ser definidas ao longo do comprimento do piso 139 do membro de distribuição central 130. De modo similar ao distribuidor de líquido 18, descrito em detalhes anteriormente, o distribuidor de líquido 118 compreende adicionalmente uma pluralidade de membros de lado alongado 136 estendendo-se em uma direção para fora do membro de distribuição central 130. De preferência, os membros de lado alongado 136 são orientados perpendicularmente ao membro de distribuição central 130, conforme mostrado nas Figuras 6 a 8. Em vez de membros de tubagem, os membros de lado alongado 136 do distribuidor de líquido 118 compreendem canais alongados que incluem, cada um, um par de paredes laterais alongadas lateralmente distanciadas 141a e 141b conectadas entre si no fundo através de um piso 147 e nas extremidades por um par de paredes de extremidade 143a e 143b. Embora mostrado nas Figuras 6 a 8 como tendo dois membros de lado alongado geralmente retangulares 136, o distribuidor de líquido 118 pode incluir qualquer número adequado de membros de lado alongado 136 que têm qualquer formato em corte transversal, incluindo meio cilindro ou poligonal.
[034] De maneira similar conforme anteriormente descrito, o membro de distribuição central 130 pode ser disposto em uma posição de sobreposição em relação aos membros de lado alongado 136, conforme mostrado nas Figuras 6 a 8 ou, na alternativa, pode ser configurado em uma posição coplana de modo que o membro de distribuição central 130 e os membros de lado alongado 136 estejam substancialmente no mesmo plano horizontal. Conforme particularmente mostrado na Figura 7, cada um dos membros de lado alongado 136 inclui uma pluralidade de aberturas 145a e 145b definidas nas respectivas paredes laterais 141a e 141b configuradas para descarregar líquido de cada um dos membros de lado alongado 136 em um ou mais dos canais de distribuição subjacentes 140.
[035] O distribuidor de líquido 118 mostrado nas Figuras 6 a 8 é disposto em uma configuração perpendicular, de modo que os canais de distribuição 140 se estendam em uma direção substancialmente perpendicular em relação à direção de extensão dos membros de lado alongado 136. Consequentemente, cada um dos membros de lado alongado 136 é configurado para alimentar pelo menos dois canais de distribuição diferentes 140 através de aberturas de descarga longitudinalmente distanciadas 145a e 145b posicionadas ao longo dos comprimentos da parede lateral oposta 141a e 141b de cada membro de lado alongado 136. Conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, as aberturas 145a e 145b são dispostas em pares lateralmente distanciados 159, em que uma abertura 145a do par 159 é definida por uma parede lateral 141a e a outra abertura 145b do par 159 é definida pela parede lateral oposta 141b. As aberturas 145a e 145b de cada par 159 podem ser distanciadas diretamente uma através da outra, ou uma das aberturas 145a e 145b pode ser desviada, horizontal e/ou verticalmente, da outra 145b ou 145a (modalidade não mostrada). Embora mostrado como sendo definida na porção inferior das paredes laterais 141a,b, uma ou mais das aberturas 145a ou 145b também poderiam ser definidas em uma posição diferente nas paredes laterais 141a e 141b ou no piso 147 do membro de lado alongado 136.
[036] Quando configurada em uma disposição perpendicular, conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, cada abertura 145a e 145b de pares 159 pode ser configurada para alimentar o mesmo canal de distribuição 140. O número de pares 159 de aberturas 145a e 145b corresponde, em geral, ao número de canais de distribuição 140 configurados para serem alimentados por membro de lado alongado 136. Adicionalmente, mais de um membro de lado alongado 136 também podem ser configurados para alimentar o mesmo canal de distribuição 146, conforme geralmente mostrado nas Figuras 6 a 8. Adequadamente, pelo menos dois, pelo menos três ou pelo menos quatro membros de lado alongado 136 podem ser configurados para alimentar apenas um dos canais de distribuição 146, dependendo do tamanho e da operação de coluna específica.
[037] O distribuidor de líquido 118 também pode incluir uma pluralidade de distribuidores de braço lateral 170 para facilitar o fluxo de líquido entre os membros de lado alongado 136 e os canais de distribuição 140. Conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, os distribuidores de braço lateral 170 incluem um par de paredes laterais separadas 174a e 174b e uma parede de extremidade única 176 disposta na extremidade externa do distribuidor de braço lateral 170. As paredes laterais 141a e 141b dos membros de lado alongado 136 se conectam as paredes laterais 174a e 174b dos distribuidores de braço lateral 170 na outra extremidade. Tipicamente, conforme ilustrado na Figura 8, os distribuidores de braço lateral 170 são abertos no topo e incluem um piso 178 para permitir que o líquido flua do membro de lado alongado 136 em cada um dos canais de distribuição 140. Conforme mostrado na Figura 8, cada um dos pisos 178 dos distribuidores de braço lateral 170 compreende uma pluralidade de orifícios 175 para descarregar líquido em canais de distribuição 140. Cada um dos distribuidores de braço lateral 170 funciona para espalhar o líquido que sai do distribuidor de braço lateral 170 através dos canais de distribuição 140 em uma direção substancialmente perpendicular à direção de extensão de cada um dos canais de distribuição 140. Os orifícios 175 definidos no piso 178 (ou, alternativamente, em uma porção inferior das paredes laterais 174a,b) são separados por uma distância selecionada a fim de fornece líquido para os canais de distribuição 140 em uma quantidade desejada e em locais desejados no canal 140.
[038] Conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, cada um dos canais de distribuição 140 inclui um par de paredes laterais alongadas 142a e 142b lateralmente distanciadas entre si para definir um espaço de recebimento de líquido 144 entre as mesmas. Os canais de distribuição 140 também incluem um par de paredes de extremidade 146a e 146b dispostas em extremidades geralmente opostas do espaço de recebimento de líquido 144. A porção de topo de canais de distribuição 140 é aberta e a região de piso 147 também pode ser substancialmente aberta, exceto poucos suportes laterais (não mostrado) estendendo-se entre as paredes laterais 142a e 142b em uma distância predeterminada ao longo do comprimento do canal para manter o formato de canais de distribuição 140 e/ou sustentar o material de recheio no mesmo.
[039] Conforme mostrado nas Figuras 6 a 8, o distribuidor de líquido 118 também inclui um leito 149 de material de recheio 150 disposto no espaço de recebimento de líquido 144. O leito 149 é configurado de modo que o líquido alimentado no canal de distribuição 140 atravesse pelo menos uma porção do material de recheio 150 antes de sair da região de piso substancialmente aberta 147 dos canais de distribuição 140. Conforme descrito acima, o material de recheio 150 pode ser recheio estruturado ou aleatório e pode incluir recheio do tipo gaze ou tela metálica, conforme geralmente apresentado nas Figuras 6 a 8. Alternativamente, qualquer outro tipo de recheio ou disposição de recheio anteriormente descrita também poderia ser empregada nos canais de distribuição 140. De modo similar ao distribuidor de líquido 18, os canais de distribuição 140 do distribuidor 118 são os únicos componentes do distribuidor de líquido 118 que incluem material de recheio 150. O membro de distribuição central 130 e os membros de lado alongado 136 definem um espaço de recebimento de líquido substancialmente oco que não inclui qualquer tipo de material de recheio disposto no mesmo.
[040] No presente momento, voltando às Figuras 9 a 11, uma variação do distribuidor de líquido 118 designada como o distribuidor de líquido 218 é ilustrada como compreendendo um membro de distribuição central 230 e uma pluralidade de membros de lado alongado 236 dispostos próximo a, mas em uma elevação vertical superior a, canais de distribuição alongados 240. Conforme descrito em relação à modalidade mostrada anteriormente nas Figuras 6 a 8, o membro de distribuição central 230 inclui um canal de extremidade aberta que tem um par de paredes laterais 231a e 211b, um par de paredes laterais opostas 237a e 237b e uma pluralidade de saídas de líquido 235 para alimentar líquido recebido no membro de distribuição central 230 em cada um dos membros de lado alongado 236. O membro de distribuição central 230 pode ser posicionado em uma elevação vertical superior a cada um dos membros de lado alongado 236, conforme geralmente mostrado nas Figuras 9 e 10, mas as modalidades em que o membro de distribuição central 230 e os membros de lado alongado 236 são configurados em uma disposição coplana também são contempladas no escopo da presente invenção.
[041] O distribuidor de líquido 218 apresentado nas Figuras 9 a 11 é configurado em uma disposição paralela de modo que os canais de distribuição 240 se estendam em uma direção substancialmente paralela em relação à direção de extensão dos membros de lado alongado 236. Cada um dos membros de lado alongado 236 é configurado para alimentar dois ou mais canais diferentes dos canais de distribuição 240, mas cada um dos canais de distribuição 240 é alimentado de um único membro dos membros de lado alongado 236. Quando configurado na disposição paralela conforme mostrado nas Figuras 9 e 10, contudo, as aberturas de descarga dispostas em uma dada parede das paredes laterais 241a ou 241b podem ser configuradas para alimentar líquido em um único canal dos canais de distribuição 240, conforme mostrado nas Figuras 9 e 10. Dessa forma, nessa disposição, cada um dos canais de distribuição 240 é configurado para receber líquido de um único membro dos membros de lado alongado 236.
[042] O fluxo de líquido entre os membros de lado alongado 236 e os canais de distribuição 240 também pode ser facilitado com uma pluralidade de distribuidores de braço lateral 270 posicionados próximo a cada uma das aberturas de descarga 245. Os distribuidores de braço lateral 270 adequados para uso nessa modalidade são particularmente ilustrados na vista ampliada fornecida na Figura 11 e compreendem um membro alongado de topo aberto 288, que tem paredes laterais opostas 286a e 286b, que se estende através da parede lateral 242b do canal de distribuição 240 e no espaço de recebimento de líquido 244. Uma porção do membro alongado 288a pode ser posicionada em uma elevação vertical inferior à outra porção 288b do membro alongado 288b, proporcionando ao distribuidor de braço lateral 270 um perfil geralmente em degrau de escada. Conforme o líquido passa da abertura de descarga 245 do membro de lado alongado 236, o mesmo entra em um membro alongado 288 e atravessa a parede lateral 242b no espaço de recebimento de líquido 244 do canal de distribuição 240. Posteriormente, o líquido descende através do leito 249 de material de recheio 250 antes de ser removido por descarga do membro de distribuição 240 através da região de piso 248 (não mostrado). Os canais de distribuição 240 podem ser fisicamente conectados a membros de lado alongado 236 por meio de distribuidores de braço lateral 270 através de uma aba de braço lateral 280 que se estende horizontalmente da borda superior do membro alongado 288 e é configurado para inserção em uma fenda correspondente na parede lateral 242a do canal de distribuição 240. Esse recurso de fixação é exemplificador e outros dispositivos ou estruturas podem ser utilizados dentro do escopo da presente invenção.
[043] Conforme mostrado nas Figuras 9 a 11, o distribuidor de líquido 218 é ilustrado como utilizando elementos de recheio aleatório em seu leito 249 de material de recheio 250. Adicional ou alternativamente, também pode ser usado recheio de tela metálica ou estruturado e os detalhes relacionados ao material de recheio 250 são similares àqueles descritos anteriormente.
[044] Novamente com referência à Figura 1, conforme o líquido descendente é descarregado dos canais de distribuição 40 do distribuidor de líquido 18, o mesmo cai sobre uma superfície superior 17 do leito de transferência de massa 16. Embora ilustrado como incluindo o distribuidor de líquido 18 conforme descrito em relação às Figuras 2 a 5, deveria ser entendido que a coluna 10 pode incluir o distribuidor de líquido 118 configurado conforme descrito em relação às Figuras 6 a 8 ou o distribuidor de líquido 218 configurado conforme descrito em relação às Figuras 9 a 11. Adicionalmente, quando a coluna 10 inclui dois ou mais leitos de transferência de massa 16, a mesma também pode incluir dois ou mais dos distribuidores de líquido 18, 118, 218 configurados para receber e descarregar uma corrente de líquido sobre a superfície superior de cada leito de transferência de massa 16 de maneira similar.
[045] A partir do que foi disposto anteriormente, será observado que esta invenção é um bem adaptada para obter todas as finalidades e objetivos apresentados no presente documento acima, com outras vantagens que são inerentes à estrutura descrita e revelada.
[046] Será entendido que certos recursos e subcombinações são de utilidade e podem ser empregados separadamente e sem referência a outros recursos e subcombinações. Isso é contemplado pelo e está dentro do escopo das presentes reivindicações.
[047] Visto que muitas das possíveis modalidades podem ser feitas a partir da invenção aqui revelada sem que se afastem do escopo da mesma, deve ser entendido que toda matéria apresentada no presente documento ou mostrada nos desenhos anexos deve ser interpretada como ilustrativa e não no sentido limitador.
Claims (13)
1. Distribuidor de fluxo (18, 118, 218) para líquido descendente em uma coluna de processo verticalmente alongada, o dito distribuidor (18, 118, 218) caracterizado pelo fato de que compreende: um membro de distribuição central (30, 130, 230) que compreende pelo menos uma entrada (37) para receber uma corrente de líquido e uma ou mais saídas de líquido (35, 135, 235) para descarregar uma porção da dita corrente de líquido do dito membro de distribuição central (30, 130, 230); uma pluralidade de membros de lado alongado (36, 136, 236) configurados para receber pelo menos uma porção do líquido descarregado das ditas saídas de líquido (35, 135, 235) do dito membro de distribuição central (30, 130, 230), em que os ditos membros de lado alongado (36, 136, 236) são longitudinalmente distanciados entre si ao longo do comprimento do dito membro de distribuição central (30, 130, 230) e compreendem uma ou mais aberturas (38, 145a, 145b, 245) para descarregar líquido do mesmo; uma pluralidade de canais de distribuição (40, 140, 240) posicionados próximo dos ditos membros de lado alongado (36, 136, 236), em que cada um dos ditos canais de distribuição (40, 140, 240) compreende um par de paredes laterais alongadas (42a, 42b, 142a, 142b, 242a, 242b) lateralmente distanciadas entre si para definir um espaço de recebimento de líquido (44, 144, 244) e uma região de piso aberta entre as mesmas, em que o dito espaço de recebimento de líquido (44, 144, 244) é configurado para receber líquido descarregado das ditas aberturas (38, 145a, 145b, 245) dos ditos membros de lado alongado (36, 136, 236) e descarregam o líquido do dito canal de distribuição (40, 140, 240) através da referida região de piso; e duas ou mais lâminas de recheio estruturado posicionado nos ditos espaços de recebimento de líquido (44, 144, 244) para melhorar o espalhamento horizontal do líquido quando é recebido no espaço de recebimento de líquido (44, 144, 244) e antes de ser descarregado do canal de distribuição (40, 140, 240) através da dita região de piso, cada um das ditas duas ou mais lâminas de recheio estruturado definindo uma borda de gotejamento inferior para o referido líquido, em que pelo menos uma porção da dita borda de gotejamento inferior é serrada, em que cada uma das ditas duas ou mais lâminas de recheio estruturado estende-se verticalmente e compreende pelo menos duas lâminas de material de recheio de gaze ou corrugado estendendo-se verticalmente (50, 150, 250), e em que cada uma das ditas duas ou mais lâminas de recheio estruturado compreende recheio estruturado texturizado ou recheio estruturado perfurado, em que as ditas bordas de gotejamento criam linhas paralelas de líquido quando o líquido é descarregado através do canal de distribuição (40, 140, 240).
2. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita pluralidade de membros de lado alongado (36, 136, 236) compreende pelo menos um primeiro membro de lado alongado e um segundo membro de lado alongado e a dita pluralidade de canais de distribuição (40, 140, 240) compreende pelo menos um primeiro e um segundo canais de distribuição, em que o dito primeiro membro de lado alongado é configurado para descarregar líquido em cada um dos ditos primeiro e segundo canais de distribuição.
3. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o dito segundo membro de lado alongado é configurado para descarregar líquido em cada um dos ditos primeiro e segundo canais de distribuição.
4. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o dito primeiro membro de lado alongado compreende um primeiro e um segundo par de saídas de líquido, em que o dito primeiro par das ditas saídas de líquido é configurado para descarregar líquido no dito primeiro canal de distribuição e o dito segundo par das ditas saídas de líquido é configurado para descarregar líquido no dito segundo canal de distribuição.
5. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o dito primeiro membro de lado alongado compreende pelo menos um primeiro par de saídas de líquido dispostas em lados opostos do dito membro de lado alongado, em que uma saída do dito primeiro par é configurada para descarregar líquido no dito primeiro canal de distribuição e a outra saída do dito primeiro par é configurada para descarregar líquido no dito segundo canal de distribuição.
6. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que compreende, adicionalmente, um terceiro e um quarto canal de distribuição, em que o dito primeiro membro de lado alongado é configurado para descarregar líquido nos ditos primeiro e segundo canais de distribuição e o dito segundo membro de lado alongado é configurado para descarregar líquido nos ditos terceiro e quarto canais de distribuição (30, 130, 230).
7. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que compreende, adicionalmente, um terceiro e um quarto canal de distribuição, em que cada um dos ditos primeiro e segundo membros de lado alongado são configurados para descarregar líquido em cada um dos ditos primeiro, segundo, terceiro e quarto canais de distribuição.
8. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que os eixos geométricos de alongamento dos ditos primeiro e segundo membros de lado alongado são paralelos entre si e os ditos primeiro e segundo membros de lado alongado são perpendiculares ao eixo geométrico de alongamento do dito membro de distribuição central (30, 130, 230).
9. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que os eixos geométricos de alongamento dos ditos primeiro e segundo canais de distribuição são perpendiculares aos eixos geométricos de alongamento dos ditos primeiro e segundo membros de lado alongado.
10. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que os eixos geométricos de alongamento dos ditos primeiro e segundo canais de distribuição são paralelos aos eixos geométricos de alongamento dos ditos primeiro e segundo membros de lado alongado.
11. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o dito membro de distribuição central (30, 130, 230) é posicionado em uma elevação vertical superior a pelo menos uma porção dos ditos membros de lado alongado (36, 136, 236).
12. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o dito membro de distribuição central está no mesmo plano vertical que pelo menos uma porção dos ditos membros de lado alongado (36, 136, 236).
13. Distribuidor (18, 118, 218), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que cada um dos ditos membros de lado alongado (36, 136, 236) se estende para fora do dito membro de distribuição central (30, 130, 230) em um ângulo na faixa de 30° a 150°.
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